(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリーツ加工されたフィルタ濾材を、当該フィルタ濾材の外周を構成する４つの辺が金型内のキャビティの周回路を構成する４つの直路にそれぞれ露出するとともに、気流が通過する方向に沿って前記フィルタ濾材を見たときに山谷線に垂直な辺が山谷線に平行な辺よりも長い矩形となる状態で、当該金型内に配置する工程と、
前記キャビティに樹脂を射出し、前記フィルタ濾材の前記外周を支持する枠体を成形する工程と、を含む、エアフィルタユニットの製造方法であって、
前記樹脂を射出するゲートを、１）前記キャビティの４つの直路のそれぞれに少なくとも１つずつ、２）前記山谷線に垂直な直路に配置されるゲートの数が前記山谷線に平行な直路に配置されるゲートの数よりも多く、３）前記キャビティの周回路の隅角部に最も近いゲートが前記山谷線に垂直な直路に位置するように、配置し、
前記隅角部に最も近いゲートから射出されて当該隅角部へと向かう樹脂の流れが、前記山谷線に平行な直路から当該隅角部を経由して前記山谷線に垂直な直路へと回り込んでくる別の樹脂の流れと当該垂直な直路において衝突するようにタイミングを定めて、前記キャビティに配置されたゲートから樹脂を射出する、
エアフィルタユニットの製造方法。
【請求項２】
前記山谷線に垂直な直路にそれぞれ３〜４個のゲートを配置し、
前記山谷線に平行な直路にそれぞれ２〜３個のゲートを配置する、請求項１に記載のエアフィルタユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ濾材と、樹脂の射出成形による枠体とを備えたエアフィルタユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンルーム、空調設備、ガスタービン、蒸気タービン、掃除機等の用途においては、フィルタ濾材とその外周を支持する保持枠（枠体）とを備えたエアフィルタユニットが多く用いられている。
【０００３】
特許文献１，２には、このようなエアフィルタユニットの製造方法として、樹脂の射出成形によって枠体を得るとともに、この枠体によってフィルタ濾材の外周を固定する方法が開示されている。この方法では、プリーツ加工されたフィルタ濾材を金型に組み込むに際し、フィルタ濾材の外周を構成する４つの辺が金型内のキャビティの周回路を構成する４つの直路にそれぞれ露出するように組み込み、金型内のゲートからキャビティへと樹脂が射出される。図６に示すように、特許文献１，２に開示されている製造方法では、樹脂を射出するためのゲート１３３は、金型１２０のキャビティ１２１を構成する４つの直路のうち、互いに対向する直路１２３ａ，１２３ｂにそれぞれ３つずつ配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３９１２１号公報（図４）
【特許文献２】特開２００２−２１９３２０号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲート１３３を直路１２３ａ，１２３ｂのみに配置すると、ゲートが配置されていない直路１２２ａ，１２２ｂには樹脂が行き渡りにくい。金型１２０のキャビティ１２１全体に樹脂が行き渡らないと、枠体の成形不良が生じやすくなる。これを防ぐためには、キャビティ１２１の周回路を構成する４つの直路１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂそれぞれに少なくとも１つのゲートを配置することが望ましい。
【０００６】
また、キャビティ１２１の直路１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂにはその長さに応じた数のゲートを配置することが望ましい。したがって、例えば図７に示すように、相対的に長い直路１２２ａ，１２２ｂのそれぞれに配置するゲート１３２の数（図７では３）は、相対的に短い直路１２３ａ，１２３ｂのそれぞれに配置するゲート１３３の数（図７では２）よりも多いほうがよい。なお、図６および図７に示したように、通常、相対的に長い直路１２２ａ，１２２ｂは、プリーツ加工されたフィルタ濾材１０１の山谷線１１１に垂直となり、相対的に短い直路１２３ａ，１２３ｂは山谷線１１１に平行となる。言い換えれば、フィルタ濾材１０１は、枠体に固定された状態で気流が通過する方向（図６および図７における紙面垂直方向）に沿って見たときに、通常、山谷線１１１に垂直な辺１１２が山谷線１１１に平行な辺１１３よりも長くなるようにプリーツ加工される。これは、プリーツ加工後の濾材幅（辺１１３の長さに相当）が短いほうがプリーツ加工により付与された形状が変形しにくいためであり、一定の加工幅を有するプリーツ加工機を用いて通気面積が大きい濾材が得られるためである。
【０００７】
図７のようにゲート１３２，１３３を配置すると、金型１２０内のキャビティ１２１全体に樹脂は行き渡りやすくなる。しかし、図７に示したように配置したゲート１３２，１３３から樹脂を射出したところ、フィルタ濾材１０１の隅角部１１４において、濾材のプリーツ形状の変形が生じやすくなった。フィルタ濾材のプリーツ形状の歪みは、エアフィルタユニットにおけるリーク発生の原因となることがある。
【０００８】
本発明の目的は、フィルタ濾材の外周を構成する４つの辺に対応するキャビティの４つの直路それぞれに樹脂を射出するゲートを配置した金型を用いてフィルタ濾材を支持する枠体を成形するエアフィルタユニットの製造方法において、得られるエアフィルタユニットにおけるリークの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、プリーツ加工されたフィルタ濾材を、当該フィルタ濾材の外周を構成する４つの辺が金型内のキャビティの周回路を構成する４つの直路にそれぞれ露出するとともに、気流が通過する方向に沿って前記フィルタ濾材を見たときに山谷線に垂直な辺が山谷線に平行な辺よりも長い矩形となる状態で、当該金型内に配置する工程と、
前記キャビティに樹脂を射出し、前記フィルタ濾材の前記外周を支持する枠体を成形する工程と、を含む、エアフィルタユニットの製造方法であって、
前記樹脂を射出するゲートを、１）前記キャビティの４つの直路のそれぞれに少なくとも１つずつ、２）前記山谷線に垂直な直路に配置されるゲートの数が前記山谷線に平行な直路に配置されるゲートの数よりも多く、３）前記キャビティの周回路の隅角部に最も近いゲートが前記山谷線に垂直な直路に位置するように、配置し、
前記隅角部に最も近いゲートから射出されて当該隅角部へと向かう樹脂の流れが、前記山谷線に平行な直路から当該隅角部を経由して前記山谷線に垂直な直路へと回り込んでくる別の樹脂の流れと当該垂直な直路において衝突するようにタイミングを定めて、前記キャビティに配置されたゲートから樹脂を射出する、
エアフィルタユニットの製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、樹脂を射出するゲートを、１）キャビティの４つの直路のそれぞれに少なくとも１つずつ配置し、２）フィルタ濾材の山谷線に垂直で相対的に長い直路に配置されるゲートの数が同山谷線に平行で相対的に短い直路に配置されるゲートの数よりも多くなるように配置した。このような配置により、キャビティ全体に樹脂が行き渡りやすくなるため、枠体には欠陥が生じにくくなる。
【００１１】
上記１），２）のようにゲートを配置すると、３）キャビティの周回路の隅角部に最も近いゲートがフィルタ濾材の山谷線に垂直な直路に位置することが多い。このように配置した各ゲートから樹脂を同時に射出すると、図７に示すように、射出された樹脂１４２が山谷線１１１に垂直な直路１２２ａからキャビティ１２１の隅角部１２４を経由して山谷線１１１に平行な直路１２３ｂへと流れ込み、この直路１２３ｂにおいて対向して進んでくる樹脂１４３と衝突する。射出された樹脂１４２は、フィルタ濾材１０１の隅角部１１４においてフィルタ濾材１０１の端部を捲り上げるように作用するため、プリーツ形状を崩して不良を発生させることがある。これを考慮し、本発明では、キャビティの隅角部における樹脂の流れが、山谷線に平行な直路から当該隅角部を経由して山谷線に垂直な直路へと回り込むようにした。このような樹脂の流れは、フィルタ濾材の隅角部において、フィルタ濾材の端部を捲り上げるではなく金型に押し付けるように作用する。したがって、フィルタ濾材の隅角部におけるプリーツ形状の歪みは防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】エアフィルタユニットの一例を示す斜視図である。
【図２】プリーツ加工されたフィルタ濾材の一例を示す斜視図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図３】金型内のゲートの配置の一例を示す図である。
【図４】図３に示した金型を用いて、各ゲートからの射出のタイミングを制御して樹脂を射出した状態を説明するための図である。
【図５】フィルタ濾材の隅角部における変形を説明するための図である。
【図６】特許文献１，２において用いられた金型におけるゲートの配置を示す図である。
【図７】図３と同様の金型を用いて、各ゲートから樹脂を同時に射出した状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明によるエアフィルタユニットの実施形態を説明する。以下の説明では、同じ部材等に同じ符号を付し、その部材等の説明の重複を避けることがある。
【００１４】
図１に示したエアフィルタユニット１０は、プリーツ加工されたフィルタ濾材１と樹脂製の枠体２とを備えている。フィルタ濾材１は、濾過面積を増加させて圧力損失を低下させるためにプリーツ加工（ひだ折り加工）されており、その外周を構成する４辺はいずれも枠体２の内周に埋め込まれて枠体２により固定されている。単体で取り扱うと、プリーツ加工されたフィルタ濾材１は、山谷線１１の間隔が広くあるいは狭くなることによってその形状が安定しない。しかし、枠体２によりその四周が固定されているため、フィルタ濾材１は、その形状が一定に保たれており、その取り扱いが容易になっている。
【００１５】
図２（ａ）（ｂ）に示されているとおり、フィルタ濾材１は、枠体２に固定されるときの形状に保持したときに、山谷線１１に垂直な辺１２が山谷線１１に平行な辺１３よりも長くなるようにプリーツ加工されている（Ｌｆ＞Ｗｆ）。このように加工すると、長短の関係が逆になるように、すなわち辺１２が辺１３よりも短くなるようにプリーツ加工するよりも、プリーツ加工により付与された形状の変形を抑制できる。また、一定の加工幅を有するプリーツ加工機を用いて通気面積が大きい濾材を得ることもできる。なお、フィルタ濾材１の各辺１２，１３の長さＬｆ，Ｗｆは、濾材１を気流が通過する方向（山谷線１１を構成する峰部が並ぶ面（または谷部が並ぶ面）に垂直方向）に沿って見たときに矩形となる濾材１の外周を構成する辺の長さによって定める（図２（ｂ）参照）。プリーツ加工は、従来から行われているとおり、フィルタ濾材１を所定の長さごとに連続したＷ字状に折り畳んでいくレシプロ式またはロータリー式の加工機を用いて実施するとよい。
【００１６】
図３に、枠体を射出成形するために、金型２０の内部にフィルタ濾材１を配置した状態を示す。金型２０内のキャビティ２１は、額縁状の周回路であって、４つの直路２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂから構成されており、これら直路にはフィルタ濾材１の外周を構成する４つの辺１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂがそれぞれ露出している。４つの直路２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂはフィルタ濾材１の４つの辺１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの長さに対応する長さを有し、４つの辺の長さの相違を反映し、４つの直路のうち、フィルタ濾材１の山谷線１１に垂直な直路２２ａ，２２ｂは、山谷線１１に平行な直路２３ａ，２３ｂよりも長く伸びている。なお、隣接する直路が交差するキャビティ２１内の領域を本明細書ではキャビティの「隅角部」と呼ぶ。
【００１７】
キャビティ２１内に樹脂を行き渡らせて隙間なく充填するために、樹脂を射出するためのゲートは、各直路２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂに少なくとも１つ配置される。また、各直路に配置するゲートの数は、基本的に、その直路の長さに応じて定められる。図３に示した形態では、フィルタ濾材１の山谷線１１に垂直な直路２２ａ，２２ｂに各３つのゲート３２（３２ｅ，３２ｃ）が配置され、山谷線１１に平行な直路２３ａ，２３ｂには各２つのゲート３３が配置されている。図３に示したゲートのうち、キャビティ２１の隅角部２４に最も近いゲート３２ｅは、直路２２ａ，２２ｂに配置されている。言い換えれば、ゲート３２ｅから隅角部２４までの距離ＬGはゲート３３から隅角部２４までの距離ＷGよりも短い。
【００１８】
上記で説明したように、各ゲート３２ｅ，３２ｃ，３３から樹脂を同時に射出すると、山谷線１１に垂直な直路２２ａ，２２ｂに配置されたゲート３２ｅから射出された樹脂は、隅角部２４を経由して山谷線１１に平行な直路２３ａ，２３ｂへと流れ込み、リーク発生の原因となる。これを防止するためには、隅角部２４に最も近いゲート３２ｅからの樹脂の射出のタイミングを、キャビティ２１において隅角部２４を挟んで当該ゲート３２ｅの反対側の位置にあるゲート３３からの樹脂の射出のタイミングよりも遅らせ、ゲート３３から射出された樹脂をゲート３２ｅから射出された樹脂よりも先に隅角部２４に侵入させるとよい。
【００１９】
このように樹脂の射出のタイミングを制御すると、図４に示すように、ゲート３３から射出された樹脂４３は、キャビティ１１の隅角部２４を経由して、フィルタ濾材１の山谷線１１に垂直な直路２２へと侵入する。直路２３から直路２２への樹脂４２の回り込みは、フィルタ濾材１の捲れ上がりを生じさせず、エアフィルタユニットのリーク発生の要因となることはない。
【００２０】
図５を参照して、キャビティの隅角部における樹脂の流れとフィルタ濾材の変形との関係を説明する。図５は、キャビティの隅角部近傍における樹脂の流れを模式的に示した図である。直路２２（１２２）から直路２３（１２３）と進む樹脂１４２は、濾材１（１０１）の隅角部近傍１９を巻き上げて金型（図示省略）から引き離すように作用する。この作用によって濾材１（１０１）の隅角部１４（１１４）の近傍１９が破線で示した位置にまで巻き上げられると、濾材１（１０１）のプリーツ形状が歪むため、リークが発生することがある。これに対し、直路２３から直路２２へと進む樹脂４３は、濾材１の隅角部近傍１９を金型へと押しつけるように作用し、プリーツ形状の歪みをもたらすことはない。
【００２１】
ゲート３２ｅから樹脂を射出する前にゲート３３から射出された樹脂４３がゲート３２ｅに達すると、ゲート３２ｅからの樹脂の射出に支障が生じる。したがって、ゲート３２ｅからの樹脂の射出は、ゲート３３からの樹脂の射出よりも遅らせながらも、ゲート３３から射出された樹脂４３がゲート３２ｅに達する前に実施するべきである。樹脂４３が隅角部２４に達しつつゲート３２ｅには達しないタイミングで樹脂４２を射出すると、図４に示すように、ゲート３３から射出された樹脂４３とゲート３２ｅから射出された樹脂４２とは、フィルタ濾材１の山谷線１１に垂直な直路２２において、より詳しくは隅角部２４とゲート３２ｅとの間において、互いに衝突する。
【００２２】
なお、図４には、山谷線１１に平行な直路２３に配置された４つのゲート３３から同時に樹脂４３を射出した後、山谷線１１に垂直な直路２２に配置された６つのゲート３２ｃ，３２ｅから同時に樹脂４２を射出したときのキャビティ２１における樹脂の流れを示した。この場合、同一の直路に射出された樹脂同士は、図示したように両ゲート３２ｅ，３２ｃ（３３，３３）から等距離の位置で衝突する。
【００２３】
射出成形された樹脂の成形品の表面には、樹脂の流れの衝突した面が露出した部位にウェルドラインと呼ばれる線状の模様が現れることがある（ただし、ウェルドラインは、樹脂の射出条件等によっては明確に視認できないこともある）。図４に示したタイミングで樹脂を射出した場合には、図１に示すように、枠体２には、山谷線１１に垂直な側面２６それぞれに４本のウェルドライン９が、山谷線１１に平行な側面２７それぞれに１本のウェルドライン９が現れることがある。
【００２４】
キャビティ２１の各直路２２，２３に配置するゲートの数は、図３および図４に示した数に制限されるわけではない。ただし、後述するエアフィルタユニットの一般的な大きさ等を考慮すると、フィルタ濾材１の山谷線１１に垂直な直路２２に配置するゲートは１直路あたり３〜５個、特に３〜４個が好ましく、山谷線１１に平行な直路２３に配置するゲートは１直路あたり２〜３個が好ましい。
【００２５】
図１に戻って枠体の大きさ（外形寸法）を説明する。枠体の外形寸法は、エアフィルタユニットの用途等に応じて適宜定めればよく、特に制限はないが、例えば、濾材１を気流が通過する方向と山谷線１１との双方に垂直な方向についての枠体２の外形寸法である長さＬｕは１５〜３０ｃｍの範囲が適当であり、山谷線１１に平行な方向についての枠体２の外形寸法である幅Ｗｕは１０〜２０ｃｍの範囲が適当であり（ただし、Ｌｕ＞Ｗｕ）、濾材１を通過する気流の方向についての枠体２の外形寸法である高さＨｕは１０〜３０ｃｍの範囲が適当である。枠体２の厚み（上面、下面２８の幅）Ｔｕは、厚すぎると気体の透過面積を狭めることにより、薄すぎると強度を確保できなくなる。適切なＴｕは、例えば２〜５ｍｍの範囲である。
【００２６】
フィルタ濾材１および枠体２を構成する樹脂の材料は、従来から知られていたものを適宜用いることができる。フィルタ濾材１としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と通気性繊維層との積層体を用いることができる。通気性繊維層は、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）等を用いればよい。通気性繊維層を構成する材料も、特に制限はないが、ポリオレフィン（例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン）、ポリアミド（芳香族ポリアミドを含む）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））等を用いればよい。好ましい通気性繊維層としては、芯部が鞘部よりも融点が高い材料からなる芯鞘構造を有する不織布が挙げられる。フィルタ濾材１の厚さは、プリーツ加工した後にその形状が保持される程度であることが望ましく、例えば０．０５ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００２７】
枠体を構成する樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂（芳香族ポリアミド系樹脂を含む）、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂の２種以上を混合して用いても構わない。枠体の変形防止の観点から、ガラス繊維を添加することによって、収縮率を１０／１０００以下、特に５／１０００以下に制御した樹脂を用いることが推奨される。このように、射出される樹脂には、ガラス繊維などの補強剤に代表される添加剤を適宜配合してもよい。ここで、収縮率とは、ＪＩＳ  Ｋ７１５２−４に規定された流動方向に直角な成形収縮率（ＳMn）を意味する。
【００２８】
以下、実施例および比較例に基づき、本発明をより詳細に説明する。実施例および比較例において測定した捕集効率、圧力損失、および走査漏れ試験は、いずれも、ＪＩＳ  Ｂ９９２７に準じて実施した。
【００２９】
（比較例）
面積倍率が５００倍となるように延伸したＰＴＦＥ多孔質膜を、２枚の不織布で両側から挟み、１８０℃に加熱した一対のロールの間を通過させて熱ラミネートを行ってフィルタ濾材を得た。不織布としては、ＰＥＴを芯部、ＰＥを鞘部とする芯鞘構造を有する不織布（目付量４０ｇ／ｍ2）を用いた。フィルタ濾材の厚さは０．３２ｍｍ、圧力損失は１７０Ｐａ、捕集効率は９９．９９％であった。
【００３０】
上記で得たフィルタ濾材を、２２ｍｍ間隔で９３山となるようにプリーツ加工した。プリーツ加工したフィルタ濾材を、図３と同様にゲートを配置した金型内に配置した。この金型のキャビティ２１には、山谷線に垂直な直路２２ａ，２２ｂに１直路あたり３つのゲート３２ｅ，３２ｃが、山谷線に平行な直路２３に１直路あたり２つのゲート３３がそれぞれ配置され、キャビティの周回路の各隅角部２４から最も近いゲート３２ｅは、山谷線に垂直な直路２２ａ，２２ｂに位置している。
【００３１】
続いて、各ゲートから射出のタイミングを一致させて、ガラス繊維を配合したＡＢＳ樹脂（ダイセルポリマー社製「セビアンＶＧＲ３０」；ガラス繊維配合率３０重量％、収縮率０．１〜０．４％）をキャビティ２１へと射出した。こうして、フィルタ濾材の外周に、長さ（Ｌｕ）２９５ｍｍ、幅（Ｗｕ）１９５ｍｍ、高さ（Ｈｕ）２７ｍｍ、厚み（Ｔｕ）２ｍｍの枠体を成形した。
【００３２】
（実施例）
山谷線１１に垂直な直路２２に配置されたゲート３２ｅ，３２ｃからの樹脂の射出を、山谷線１１に平行な直路２３に配置されたゲート３３からの樹脂の射出よりも遅らせて、ゲート３３から射出された樹脂がキャビティ２１の隅角部２４を回り込んで山谷線１１に垂直な直路２２に達し、直路２２の隅角部に近い領域においてゲート３２から射出された樹脂と衝突するように調整した以外は、比較例と同様にして、エアフィルタユニットを得た。
【００３３】
実施例および比較例により得られた各エアフィルタユニットについて、圧力損失、捕集効率を測定し、走査漏れ試験を実施した。実施例のエアフィルタユニットについては、圧力損失１５０Ｐａ、捕集効率９９．９９％、リークなしの結果が得られた。これに対し、比較例のエアフィルタユニットからは、圧力損失１５０Ｐａ、捕集効率９９．９８％、リークありの結果が得られた。走査漏れ試験の結果によると、比較例のエアフィルタユニットのリークはフィルタ濾材の隅角近傍において生じていた。この領域において、比較例のエアフィルタユニットでは、フィルタ濾材の山谷形状が一部崩れていた。このプリーツ形状の乱れがリークの原因になったものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によるエアフィルタユニットは、クリーンルーム、空調設備、ガスタービン、蒸気タービン、掃除機等において有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１  フィルタ濾材
２  枠体
１０  エアフィルタユニット
１１  山谷線
１２  山谷線に垂直なフィルタ濾材の辺
１３  山谷線に平行なフィルタ濾材の辺
２０  金型
２１  キャビティ
２２  山谷線に垂直なキャビティの直路
２３  山谷線に平行なキャビティの直路
２４  キャビティの隅角部
２６，２７  枠体の側面
２８  枠体の上面および下面
３２ｃ，３２ｅ，３３  ゲート
４２，４３  樹脂
【図１】
0005480057.tif 000002
【図２】
0005480057.tif 000003
【図３】
0005480057.tif 000004
【図４】
0005480057.tif 000005
【図５】
0005480057.tif 000006
【図６】
0005480057.tif 000007
【図７】
0005480057.tif 000008